強相関系物質の不均一電子状態に対する回折限界を超えた赤外分光実空間イメージング

超出衍射极限的强相关材料中非均匀电子态的红外光谱实空间成像

• 批准号: 18654056
• 负责人: 佐々木 孝彦
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18654056/
• 关键词: 放射光; 近接場; 赤外分光; イメージング; 光物性; 強相関電子系; 走査プローブ顕微鏡; 有機導体; 近接場光; 原子間力顕微鏡

本年度は, 放射光近接場赤外分光を行うための原子間力顕微鏡(AFM)用のアパーチャー付探針の評価と近接場赤外スペクトル取得の評価を中心に行った. 市販のAFM用探針から本研究に適合するような針の形状を有するものを数種類用意し, その針先端に大きさ, 形状が異なるくさび型微小開口を収束イオンビームにより穴あけ加工を行った. 穴あけ加工を行った針を用いてAFMとして動作するかどうかを, ストライプ状のくし型金電極の金表面と基盤との段差を観測することで確認した. その結果, 空間分解能などの性能は悪化するが, 本研究の近接場赤外分光で必要とする空間分解能である1マイクロメータは十分に達成できていることを確認した. しかし, 探針の先端近傍に開口を作製したことで, 針のどの位置で原子間力を感じて動作しているかが不明なところがあり, AFM像と開口位置での分光イメージングにずれが生じる可能性がある. これを解決するためには, 金ストライプのような標準試料での同時測定を繰り返し, 原子間力, 分光イメージングの位置相関を今後確かめる必要がある. 近接場赤外分光とそのイメージングの評価は, 大型放射光施設SPring-8の赤外物性ビームラインBL43IRでおこなった. BL43IRにおける赤外顕微鏡の空間分解能は約10マイクロメータであるが, このビームを作製した探針のくさび開口の上面に照射し, 約1-3マイクロメータに縮小し微小開口先端で近接場を発生させた. この近接場を用いて金ストライプの分光と空間イメージングをおこないその評価をした. その結果1マイクロメートル程度の空間分解能が得られ, 本研究で目標とした波長限界を超えた赤外近接場によるスペクトル取得が達成できたことを確かめた. これらの結果を踏まえて, より空間分解能を向上させるために微小開口プローブから金属探針先端での近接場発生が次の課題である.

This year, the evaluation of the probe used in the atomic force microscope (AFM) for the emission of light near field infrared spectroscopy was carried out. The AFM probe used in the market is suitable for various kinds of needle shapes, such as large needle tips, different shapes, and small openings. The surface of the gold electrode and the thickness of the substrate are measured by AFM. As a result, the spatial decomposition energy of the near-field infrared spectroscopy is necessary for the determination of the spatial decomposition energy. The position of the probe is controlled by the opening near the tip of the probe. The atomic force is sensed by the action of the probe. The AFM image is separated from the opening position by the spectroscopic force. This solution is necessary for simultaneous determination of atomic forces, spectroscopic parameters, and positional correlation of standard samples. Near-field infrared spectroscopy and infrared spectroscopy are reviewed. SPring-8 is a large emission device with infrared spectroscopy and BL43 IR spectroscopy. The spatial resolution energy of BL43 IR micromirrors is about 10 μ m, and the wavelength of the probe is about 1-3 μ m. The near contact field is used for the separation of light and space. The results show that the spatial decomposition energy of the wavelength boundary is obtained. The result is that the spatial decomposition energy can be increased by a small opening at the tip of the metal probe and the near contact field can be generated.

项目成果

Broad band infrared near-field spectroscopy at finger print region using SPring-8

• DOI: 10.1016/j.infrared.2007.12.016
• 发表时间: 2008-05-01
• 期刊: INFRARED PHYSICS & TECHNOLOGY
• 影响因子: 3.3
• 作者: Ikemoto, Y.;Moriwaki, T.;Kinoshita, T.
• 通讯作者: Kinoshita, T.

Infrared Imaging in the Strongly Correlated Molecular Conductors

强相关分子导体的红外成像

• 发表时间: 2007
• 作者: A. Kanda;et. al.;A. Kanda;神田晶申;R. Furugen;A. Kanda;神田晶申;古堅亮;R. Furugen;古堅亮;R. Furugen;古堅亮;R. Furugen;A. Kanda;A. Kanda;神田晶申;A. Kanda;R. Furugen;A. Kanda;A. Kanda;A. Kanda;A. Kanda;B. J. Baelus;A. Kanda;A. Kanda;A. Kanda;A. Kanda;A. Kanda;A. Kanda;A. Kanda;A. Kanda;B. J. Baelus;A. Kanda;A. Kanda;A. Kanda;A. Kanda;A. Kanda;A Kanda;T. Sasaki;T. Sasaki et. al.;T. Sasaki;M. Teramura;L. Yin;M. Urano;T. Sasaki;N. Yoneyama;佐々木孝彦;M. Teramura et. al.;L. Yin et. al.;M. Urano et. al.;T. Sasaki et. al.;N. Yoneyama et. al.;T. Sasaki;T. Sasaki;H. Oizumi;N. Yoneyama;T. Nakanishi;N. Matsunaga;M. Teramura;M. Teramura;T. Sasaki et. al.;H. Oizumi et. al.;N. Yoneyama et. al.;T. Nakanishi et. al.;N. Matsunaga et. al.;M. Teramura et. al.;M. Teramura et. al.;T. Sasaki;T.Sasaki;H.Oizumi;N.Yoneyama;M.Teramura;T.Nakanishi;N.Matsunaga;T. Sasaki;N. Yoneyama;F.L. Pratt;K. Oshima;N. Matsunaga;T. Sasaki et. al.;N. Yoneyama et. al.;F. L. Pratt et. al.;K. Oshima et. al.;N. Matsunaga et. al.;H.Tou;T.Sasaki;F.L.Pratt;K.Oshima;N.Yoneyama;T.Rachi;佐々木孝彦;T. Sasaki;佐々木孝彦;米山直樹;N. Yoneyama;T. Sasaki
• 通讯作者: T. Sasaki

Electrical inhomogeneity at the Mott transition in the band width controlled κ-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Br

带宽控制κ-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Br中莫特转变处的电不均匀性

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. Low Temp. Phys. 142
• 作者: Kenji Takahashi;Hiroaki Tezuka;Toshifumi Sato;Yosuke Kat sumura;Masayoshi Watanabe;Robert A. Crowell;James F. Wishart;高増正;T.Sasaki et al.
• 通讯作者: T.Sasaki et al.

Metallic pattern fabrication in organic Mott insulating crystal by local X-ray irradiation.

通过局部 X 射线照射在有机莫特绝缘晶体中制造金属图案。

• 发表时间: 2009
• 期刊: Solid State Commun. 149
• 作者: T. Ozaki;S. Mori;N.Yoneyama
• 通讯作者: N.Yoneyama

Optical probe of carrier doping by x-ray irradiation in the organic dimer Mott insulator k-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Cl

有机二聚体莫特绝缘体 k-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Cl 中 X 射线辐照载流子掺杂的光学探针

• 发表时间: 2008
• 期刊: Phys. Rev. Lett 101
• 作者: Koji MAROYAMA;Toshiaki IITAKA;Franco NORI;Toshiaki IITAKA;N. Yoneyama;甲斐昌一;T. Sasaki
• 通讯作者: T. Sasaki